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环路控制补偿设计

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SZC123
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  • 2016-5-3 09:07:46
50问答币
各位大神
我之前有发帖问环路补偿的设计方法是以下哪个:
1.根据功率级传递函数 画BODE图,然后根据BODE图进行补偿设计,最终根据实际电路进行微调
OR   2.直接根据经验对电路进行补偿,然后针对补偿电路电阻电容进行试。(可能性不大吧。。)
OR   3.在1的基础上计算补偿之后,用仿真软件进行仿真,然后实际电路中在进行微调?(可能性比较大吧)
其中 NC965 版主和 ailuer_shijidianyuan认为方法2即可。


疑惑:
A.如果针对方法2,应该依据哪些条件来进行对补偿电路进行设计?
B.由于CCM 和DCM模式下功率传递函数不同(如:boost 和buck-boost拓扑的CCM模式会出现右半平面零点。),针对这两种模式补偿电路的不同又体现在哪里? 类似这种还要规避哪些问题?
C.如果电路采用双环控制,如何以此方法进行补偿? 是否仍适用先内环后外环。

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手工放置零极点方法,这个没什么好说的,基本上全凭经验和手感,等楼主混到老司机,自然就明白了。简单讲,就是一边改补偿参数,一边观察补偿后的Loop Gain Bode,直到幅值裕量、相位裕量,穿越频率令人满意为止:
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  • 2016-5-3 15:02:07
 
1-3方法是最好的。2方法可行,也是最简单的,需要经验,实验室直接调试是可行的。
SZC123
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高级工程师
  • 2016-5-3 16:22:17
 
那主要依据哪些条件进行试呢?
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  • 2016-5-3 16:51:21
 
调试时主要观察VDS波形,频率周期是否一致,
ailuer_shijidianyuan
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LV8
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  • 2016-5-3 17:15:48
 
你是刚开始做电源吗?如果你是刚开始做,就按照方法2去试,总结自己的经验,每个人的经验可能有所不同(从原理上讲归因于每个人增加的零极点位置有所不同,但结果是一样的),一开始就得辛苦一些,增大看看现象,减小看看现象,然后慢慢自己找规律,这个经验对你以后非常有用,等你拥有了好些个补偿的经验,那就学理论方面的,通过理论学习,然后你会发现,你之前的调试经验都可以用理论来解释,那么你就可以通过计算来进行初步补偿,会快很多,有时候计算可能会有些误差,有可能不太对,那么此时你的以前的调试经验立马就派上用场了,此时理论可以为你指明一个修正的方向,这是一个深入了解环路补偿行为的一个过程,如果你理论特牛逼,能计算,但是有一天万一计算的结果还是震荡,就会手足无措,没法下手的结局。

这是我的一个学习和补偿环路的方法,你可以参考,每个人的学习方式毕竟不会完全相同

SZC123
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LV6
高级工程师
  • 2016-5-3 19:07:20
 
刚开始学习,目前看了些书,准备动手试试呢谢谢
另外,SABER的环路控制仿真结果和实际的区别大吗?看论坛上有些工程师说一板只用SABER仿真。


ailuer_shijidianyuan
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LV8
副总工程师
  • 2016-5-3 22:16:30
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仿真只是工具,不能直接拿它得出你的结果,对你自己以后不好,你可以用仿真去验证自己的计算,我都是手算,自己列传递函数一步一步计算,手工画bode图,我没有用过那个软件,一直用pspice,熟悉一种就可以,只是来验证自己分析正确与否,尤其你刚开始,就得多动手,多思考,多总结
荨麻草
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  • 2016-5-3 20:07:11
 
1。拿到一个样机,第一步不是调试环路,而是调试主电路,主电路对了,调试环路才有意义,初期阶段,环路补偿参数选保守一点,比如积分电容选0.22uF,输出先挂一个大电容等。主电路的主要调试项目包括:纹波,效率,驱动信号,CS信号,辅助源,功率器件的热均衡等。
2。主电路调试完毕之后,接下来就可以调试环路了。方法有很多种,计算、仿真、环路分析仪等,因人而异,只要能够在最短的时间里将环路调整到最理想状态的方法,都是好方法。既然楼主偏爱仿真,那就给个仿真解决环路补偿问题的参考,以反激为例:
第一步,基于实际电路参数,建立仿真电路(我这里用的是Simplis),每个元器件的参数设定,尽量与实际电路一致。
Flyback.png
先运行瞬态分析,保证关键点波形与实际情况相符,然后再进行交流小信号分析,得到Powerstage的Bode图(即从控制到输出):
1.png
然后将波形数据保存到记事本或excel中(鼠标右键选取数据,如下图所示)。
2.jpg
第二步,将刚才保存的数据导入到Mathcad中,为环路补偿做准备,操作过程为:插入--->数据--->文件输入。并将这些数据读取出来。
3.jpg 4.jpg
然后,将这些数据绘制出来(PS:下图是仿真数据与实际环路分析仪扫频数据的对比)。
5.jpg
第三步,环路补偿。。。

荨麻草
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  • 2016-5-3 20:24:46
 
接上,第三步,环路补偿。
有了powerStage小信号特性曲线,又有了补偿网络的传递函数,接下来就可以进行环路补偿了。
环路补偿的基本方法有两种:其一,基于数学计算的环路补偿方法,Dean Venable于上世纪80年代提出的K Factor Correction,这是一种比较简单有效的定量计算环路参数的方法,但它有缺陷,该计算方法只能计算出带宽频率以及对应的相位余量,而对于低频特性高频特性几乎无能为力;其二,手工放置Poles-Zeros,即基于直觉的环路补偿方法,这种方法比较适合有经验的研发人员,好处毋庸置疑,它能兼顾到从低频到高频所有频段的幅频、相频特性曲线。值得一提的是,K Factor Correction虽然有一定的缺点,但对绝大多数开关电源的环路补偿还是立竿见影的。
通常,在研发样机调试的初期阶段,可以先将积分电容C2取一个比较大(如0.22uf)的值,先保证环路不震荡。待主功率调试完毕后,开始环路调试,此时再通过调整Poles-Zeros的方式,对环路进行优化
对以上两种方法,均采用Type III网络,各举个例子:
计算法:
1.jpg
11.jpg
12.jpg
13.jpg
14.jpg
15.jpg
16.jpg
17.jpg


荨麻草
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  • 2016-5-3 20:30:54
 
手工放置零极点方法,这个没什么好说的,基本上全凭经验和手感,等楼主混到老司机,自然就明白了。简单讲,就是一边改补偿参数,一边观察补偿后的Loop Gain Bode,直到幅值裕量、相位裕量,穿越频率令人满意为止:
11.jpg
1.jpg

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荨麻草
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  • 2016-5-3 20:36:28
 
最后,仿真验证一下,或者直接焊接到电路板上,做一下动态负载测试。
dynamic.png
动态波形,可以直接判断出相位裕量和穿越频率。。。。感兴趣,可自己查资料。
wowfarwell
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  • 2016-5-3 21:25:03
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  • 2016-5-4 11:22:01
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谢谢大神
回复的这么认真 好感动
SZC123
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  • 2016-5-5 11:45:53
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能不能把你的这个电路simplis 文件发给我,谢谢!

另外找了很久都没找到simplis模型下的光耦,有过有能发给我一份吗,谢谢
orcpan
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本网技师
  • 2016-8-18 21:16:17
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计算书和模型能共享吗,学习一下,谢谢!
荨麻草
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版主
  • 2016-8-19 21:44:26
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不方便共享,如果有时间,我会单独拿出来发帖
pry1990
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本网技师
  • 2016-11-23 21:50:20
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期待大师的神作~
pry1990
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本网技师
  • 2016-11-23 22:05:00
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不好意思,在另外的帖子中已找到了
天使的春
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LV6
高级工程师
最新回复
  • 2019-6-3 15:59:08
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看得我好感动!!!!
hpf0532
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LV3
助理工程师
  • 2019-4-4 14:50:44
  • 倒数2
 
进来学习一下
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